JP2024506856A - Thermal conductive microtubes for even distribution of heat flux in cooling systems - Google Patents
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Abstract
電子機器冷却システムは、ベースに接続された発熱部品を有するプリント回路基板(PCB)アセンブリを含む。複数の熱伝導性マイクロチューブは、PCBアセンブリに第1の空間密度で接続される。複数の熱伝導性マイクロチューブは、冷却システムのヒートプレートに第2の空間密度で接続され、PCBアセンブリの熱流束をヒートプレートに均一に広げる。The electronics cooling system includes a printed circuit board (PCB) assembly having heat generating components connected to a base. A plurality of thermally conductive microtubes are connected to the PCB assembly at a first spatial density. A plurality of thermally conductive microtubes are connected to the heat plate of the cooling system at a second spatial density to uniformly spread the heat flux of the PCB assembly to the heat plate.
Description
[0001]コンピュータの冷却は、コンピュータシステム内のシステム構成要素によって発生する廃熱を除去して、構成要素を許容動作温度範囲内に維持するプロセスである。 [0001] Computer cooling is the process of removing waste heat generated by system components within a computer system to maintain the components within acceptable operating temperature ranges.
コンピュータの構成要素は動作温度以下で動作するように最適化されていることがあり、および/または過熱されると一時的な誤動作または永久的な故障が発生する可能性があるため、冷却は重要である。 Cooling is important because computer components may be optimized to operate below operating temperature and/or may cause temporary malfunction or permanent failure if overheated. It is.
[0002]データセンタは、コンピュータシステムおよび関連構成要素を収容するために使用される物理的施設である。データセンタは、通常、多数のコンピューティングデバイス(例えば、サーバ)を含み、これらのデバイスは、列に配置されたラックに積み重ねられることがある。コロケーションセンターは、機器、スペース、ネットワーク帯域幅を顧客にレンタルできるデータセンタの一種である。 [0002] A data center is a physical facility used to house computer systems and related components. Data centers typically include a large number of computing devices (eg, servers) that may be stacked in racks arranged in rows. A colocation center is a type of data center where equipment, space, and network bandwidth can be rented to customers.
[0003]データセンタは、通常、データセンタ内のコンピューティングデバイスが指定された温度制限内で動作し続けることを可能にする冷却システムを含む。多くのコンピューティングデバイスは、システム構成要素の冷却に空気を使用するため、データセンタは、熱を外部環境に伝達するために空気ベースの冷却技術を利用する必要がある。空気は比熱容量が小さいため、1ワットの熱を除去するために大量の空気を必要とする。空気ベースの冷却技術には、コンピュータルーム空調(CRAC)ユニット、空調コンプレッサ、空気循環ファン、ダクト工事、エアハンドラ、除湿機などの高価なインフラ部品が必要になることが多い。 [0003] Data centers typically include a cooling system that allows computing devices within the data center to continue operating within specified temperature limits. Because many computing devices use air to cool system components, data centers must utilize air-based cooling techniques to transfer heat to the external environment. Since air has a small specific heat capacity, a large amount of air is required to remove one watt of heat. Air-based cooling technologies often require expensive infrastructure components such as computer room air conditioning (CRAC) units, air conditioning compressors, air circulation fans, ductwork, air handlers, and dehumidifiers.
[0004]データセンタの管理における課題の1つは、スペースと電力の適切なバランスを達成することである。さまざまな理由から、電力密度はここ数年で大幅に増加している。しかし、サーバラックの熱密度が高くなり、冷却のためにより大量の空気を必要とするようになると、空気を使用する従来の冷却のコストとロジスティクスはますます困難になる。 [0004] One of the challenges in data center management is achieving the right balance of space and power. For various reasons, power density has increased significantly in recent years. However, as server racks become more thermally dense and require larger volumes of air for cooling, the cost and logistics of traditional cooling using air become increasingly difficult.
[0005]一部のデータセンタでは、コンピューティングデバイスが、作動流体または熱伝達流体と呼ばれることがある、熱伝導性で電気的に絶縁された誘電体流体中に浸漬される液浸冷却技術を利用している。液浸冷却システムでは、少なくとも1つの容器(タンクなど)が作動流体で満たされ、コンピューティングデバイスが容器に入れられる。本明細書では、容器を浸漬槽と呼ぶことがある。作動流体は空気よりも高い熱容量を持つので、所定の熱負荷に対して必要な流体体積は少なくなる。熱は、作動流体を循環させて高温の部品に直接接触させ、熱交換器を通して廃熱を移動させ、最終的に外部環境に放出することによってコンピューティングデバイスから除去される。液浸冷却に適した流体は、システムまたはシステム構成要素の電気的特性を大きく変えることなく、通電している電子構成要素と安全に接触できるように、非常に優れた絶縁特性を持っている。液浸冷却は、オペレータが空冷インフラストラクチャを排除してエネルギー使用量を大幅に削減できるため、データセンタの一般的な冷却ソリューションになる可能性がある。 [0005] Some data centers employ immersion cooling techniques in which computing devices are immersed in a thermally conductive, electrically insulating dielectric fluid, sometimes referred to as a working fluid or a heat transfer fluid. We are using. In an immersion cooling system, at least one container (such as a tank) is filled with a working fluid and a computing device is placed in the container. In this specification, the container may be referred to as a dipping tank. Since the working fluid has a higher heat capacity than air, less fluid volume is required for a given heat load. Heat is removed from a computing device by circulating a working fluid into direct contact with hot components, moving waste heat through a heat exchanger, and finally releasing it to the external environment. Fluids suitable for immersion cooling have very good insulating properties so that they can be safely contacted with live electronic components without significantly changing the electrical properties of the system or system components. Immersion cooling has the potential to become a popular cooling solution for data centers because it allows operators to eliminate air cooling infrastructure and significantly reduce energy usage.
[0006]大まかに言えば、液浸冷却技術には、単相液浸冷却と二相液浸冷却の2種類がある。 [0006] Broadly speaking, there are two types of immersion cooling technology: single-phase immersion cooling and two-phase immersion cooling.
[0007]単相液浸冷却システムでは、作動流体は状態変化せず、常に液状のままである。一部の実装では、作動流体は、冷却されるコンピューティングデバイスの中、コンピューティングデバイスを介して、およびコンピューティングデバイスの周囲に、誘電体冷却剤を送り込むことによって能動的に循環され、冷却剤によって吸収された熱を、ラジエータ、ドライクーラ、液体対液体熱交換器、または冷却塔などの熱除去デバイスに伝達することができる。あるいは、作動流体は、加熱された冷却剤の自然対流によって、熱除去デバイスまで受動的に循環させることもできる。 [0007] In a single-phase immersion cooling system, the working fluid does not change state and always remains in a liquid state. In some implementations, the working fluid is actively circulated by pumping a dielectric coolant into, through, and around the computing device to be cooled; The heat absorbed by can be transferred to a heat removal device such as a radiator, dry cooler, liquid-to-liquid heat exchanger, or cooling tower. Alternatively, the working fluid may be passively circulated to the heat removal device by natural convection of heated coolant.
[0008]二相液浸冷却システムでは、作動流体の気化熱と比熱容量特性が冷却に利用される。作動流体は、一般に、コンピューティングデバイスを取り囲む流体によって吸収された熱が、作動流体の一部を沸騰させるか、気体に気化させ、それによって、作動流体の相変化が、コンピューティングデバイスから熱を運び去ることを可能にするように、比較的低い沸点を有する。作動流体の沸騰によって発生した蒸気は、流体プールの上方に上昇し、作動流体の沸点よりも低温の凝縮器に接触する。これにより蒸気は凝縮して液体に戻り、流体プールに落下する。 [0008] In two-phase immersion cooling systems, the heat of vaporization and specific heat capacity characteristics of the working fluid are utilized for cooling. The working fluid typically has heat absorbed by the fluid surrounding the computing device that causes a portion of the working fluid to boil or vaporize into a gas such that a phase change in the working fluid removes heat from the computing device. It has a relatively low boiling point, allowing it to be carried away. Steam generated by boiling of the working fluid rises above the fluid pool and contacts a condenser at a temperature below the boiling point of the working fluid. This causes the vapor to condense back into liquid and fall into the fluid pool.
[0009]凝縮器を適切な温度に維持するために、冷たい液体を凝縮器に圧送することがある。したがって、二相液浸冷却システムは、システム内の凝縮器を通して冷却液体を圧送するように構成された1つまたは複数の凝縮器ポンプを含み得る。 [0009] To maintain the condenser at the proper temperature, cold liquid may be pumped into the condenser. Accordingly, a two-phase immersion cooling system may include one or more condenser pumps configured to pump cooling liquid through a condenser within the system.
[0010]モデムコンピューティングシステムは、典型的には、PCBアセンブリを形成するプリント回路基板(PCB)上に設置された1つまたは複数のコンピューティング要素を含む。1つまたは複数のコンピューティング要素は、ダイとして組み立てられ、はんだ付けまたは他の接続機構などによってPCBベースに接続され得る。PCBアセンブリは、1つまたは複数の「コア」、または異なるタスクを扱うことができるプロセッサ、ならびにメモリ、通信要素、任意の他の回路、およびそれらの組み合わせなどの任意の他のコンピューティング要素を含み得る。状況によっては、PCBアセンブリは、1つまたは複数の特定用途向け集積回路(ASIC)を含み得る。ASICは、多くの場合、特定のタスクを最適に(また可能性としては排他的に)実行するためにPCB上の回路のカスタマイズされた組み合わせを含む。ASICを特定のタスクに合わせてカスタマイズすることで、チップのサイズを小さくすることができる。 [0010] Modem computing systems typically include one or more computing elements mounted on a printed circuit board (PCB) forming a PCB assembly. One or more computing elements may be assembled as a die and connected to the PCB base, such as by soldering or other attachment mechanisms. A PCB assembly includes one or more "cores," or processors that can handle different tasks, as well as any other computing elements such as memory, communication elements, any other circuitry, and combinations thereof. obtain. In some situations, a PCB assembly may include one or more application specific integrated circuits (ASICs). ASICs often include a customized combination of circuits on a PCB to optimally (and potentially exclusively) perform a particular task. By customizing ASICs for specific tasks, chip size can be reduced.
[0011]PCBアセンブリ上の各要素は、熱を発生する可能性がある。しかし、PCBアセンブリ上の種々の素子は、使用中に同じ量の熱を発生しない場合がある。例えば、CPUと通信要素を有するASICでは、CPUは通信要素よりも多くの熱を発生する可能性がある。状況によっては、PCBアセンブリ(PCBアセンブリの全体またはPCBアセンブリの単一のコンピューティング要素のいずれか)によって発生する熱は、冷却システムの冷却能力よりも大きい場合がある。別の言い方をすると、冷却システムは、PCBアセンブリの1つまたは複数のコンピューティング要素の動作温度を維持できない場合がある。例えば、二相液浸冷却の場合、PCBアセンブリ(またはPCBアセンブリの1つのコンピューティング要素)によって発生する熱は、PCBアセンブリに対して作動流体が交換されるよりも早く作動流体を沸騰させる可能性がある。これは、熱を吸収するためにコンピューティング要素と接触している作動流体がない「ドライアウト」状態になる可能性がある。ドライアウト状態は、PCBアセンブリの動作温度の上昇をもたらす可能性があり、PCBアセンブリの要素の性能低下および/または損傷につながる可能性がある。 [0011] Each element on a PCB assembly can generate heat. However, various elements on a PCB assembly may not generate the same amount of heat during use. For example, in an ASIC that has a CPU and communication elements, the CPU may generate more heat than the communication elements. In some situations, the heat generated by the PCB assembly (either the entire PCB assembly or a single computing element of the PCB assembly) may be greater than the cooling capacity of the cooling system. Stated another way, the cooling system may not be able to maintain the operating temperature of one or more computing elements of the PCB assembly. For example, in the case of two-phase immersion cooling, the heat generated by the PCB assembly (or one computing element of the PCB assembly) can cause the working fluid to boil faster than it is exchanged to the PCB assembly. There is. This can result in a "dry out" condition where there is no working fluid in contact with the computing elements to absorb heat. Dryout conditions can result in increased operating temperatures of the PCB assembly, which can lead to degraded performance and/or damage to components of the PCB assembly.
[0012]ドライアウト状態を防ぐために、PCBアセンブリは、冷却システムと接触する(例えば、液浸冷却システムの作動流体と接触する)ヒートスプレッダを含み得る。ヒートスプレッダは、ダイ上のコンピューティング要素から熱を吸収し、より大きな表面積に拡散する熱伝導性プレートであってもよい。しかし、ダイ上の熱が広がる表面積を増やすには、ヒートスプレッダの厚みを増やす必要がある。ヒートスプレッダの厚みを増加させることは、PCBアセンブリの熱抵抗を増加させ、その結果、PCBアセンブリの動作温度が高くなる。したがって、ヒートスプレッダの使用は、PCBアセンブリから分配可能な熱量を制限する可能性がある。 [0012] To prevent dryout conditions, the PCB assembly may include a heat spreader in contact with the cooling system (eg, in contact with the working fluid of an immersion cooling system). The heat spreader may be a thermally conductive plate that absorbs heat from the computing elements on the die and spreads it over a larger surface area. However, increasing the surface area on the die for heat to spread requires increasing the thickness of the heat spreader. Increasing the thickness of the heat spreader increases the thermal resistance of the PCB assembly, resulting in higher operating temperatures of the PCB assembly. Therefore, the use of a heat spreader can limit the amount of heat that can be distributed from the PCB assembly.
[0013]背景技術のセクションの主題は、本明細書に開示される主題の全体的な状況の概要を提供することを意図している。背景技術のセクションで議論された主題は、単に背景技術のセクションで言及された結果として先行技術であると仮定されるべきではない。同様に、背景技術のセクションで言及された、または背景技術のセクションの主題に関連する問題は、先行技術において以前に認識されていたと仮定すべきではない。 [0013] The subject matter of the Background section is intended to provide an overview of the general context of the subject matter disclosed herein. Subject matter discussed in the Background section should not be assumed to be prior art merely as a result of being mentioned in the Background section. Similarly, it should not be assumed that problems mentioned in the background section or related to the subject matter of the background section have been previously recognized in the prior art.
[0014]本開示の一態様に従って、少なくとも1つの発熱部品を含むプリント回路基板(PCB)アセンブリを含む電子機器冷却システムが開示される。電子機器冷却システムはまた、ヒートプレートを含む冷却システムを含む。電子機器冷却システムはまた、それぞれが第1の端部と第2の端部とを有する複数のマイクロチューブを含む。第1の端部は、第1の空間密度でPCBアセンブリに接続され、第2の端部は、第2の空間密度でヒートプレートに接続される。 [0014] In accordance with one aspect of the present disclosure, an electronics cooling system is disclosed that includes a printed circuit board (PCB) assembly that includes at least one heat generating component. Electronics cooling systems also include cooling systems that include heat plates. The electronics cooling system also includes a plurality of microtubes each having a first end and a second end. The first end is connected to the PCB assembly at a first spatial density and the second end is connected to the heat plate at a second spatial density.
[0015]発熱部品はプロセッサであり得る。 [0015] The heat generating component may be a processor.
[0016]冷却システムは、二相液浸冷却システムであり得る。 [0016] The cooling system may be a two-phase immersion cooling system.
[0017]第1の空間密度は、第2の空間密度よりも大きくてもよい。 [0017] The first spatial density may be greater than the second spatial density.
[0018]複数のマイクロチューブは、銅よりも高い熱伝導率を有してもよい。 [0018] The plurality of microtubes may have a higher thermal conductivity than copper.
[0019]複数のマイクロチューブは、アニールされた熱分解グラファイトで形成されてもよい。 [0019] The plurality of microtubes may be formed of annealed pyrolytic graphite.
[0020]ヒートプレートは、第1のヒートプレートであってよく、PCBアセンブリの第1の側に配置されてよい。システムは、PCBアセンブリの第2の側に位置する第2のヒートプレートをさらに含み得る。複数のマイクロチューブの少なくとも一部は、PCBアセンブリを通って第2のヒートプレートに配線されてもよい。 [0020] The heat plate may be a first heat plate and may be disposed on a first side of the PCB assembly. The system may further include a second heat plate located on a second side of the PCB assembly. At least a portion of the plurality of microtubes may be routed through the PCB assembly to the second heat plate.
[0021]複数のマイクロチューブの一部は、PCBアセンブリのベース内のボアを通って配線されてもよい。 [0021] A portion of the plurality of microtubes may be routed through a bore in the base of the PCB assembly.
[0022]複数のマイクロチューブの少なくとも一部は、遠隔位置に配線されてもよい。 [0022] At least some of the plurality of microtubes may be wired to a remote location.
[0023]本開示の別の態様に従って、発熱部品を含むプリント回路基板(PCB)と、ヒートプレートを含む冷却システムとを含む電子機器冷却システムが開示される。電子機器冷却システムはまた、それぞれが第1の端部と第2の端部とを有する複数のマイクロチューブを含む。第1の端部はPCBに接続され、第2の端部はヒートプレートに接続される。 [0023] In accordance with another aspect of the present disclosure, an electronics cooling system is disclosed that includes a printed circuit board (PCB) that includes heat generating components and a cooling system that includes a heat plate. The electronics cooling system also includes a plurality of microtubes each having a first end and a second end. The first end is connected to the PCB and the second end is connected to the heat plate.
[0024]冷却システムは、二相液浸冷却システムであってもよい。 [0024] The cooling system may be a two-phase immersion cooling system.
[0025]複数のマイクロチューブは、第1の空間密度で発熱部品に接続され、第2の空間密度でヒートプレートに接続されてもよい。第1の空間密度は第2の空間密度よりも大きくてもよい。 [0025] The plurality of microtubes may be connected to the heat generating component at a first spatial density and connected to the heat plate at a second spatial density. The first spatial density may be greater than the second spatial density.
[0026]複数のマイクロチューブは、銅よりも高い熱伝導率を有し得る。 [0026] The microtubes may have a higher thermal conductivity than copper.
[0027]複数のマイクロチューブは、アニールされた熱分解グラファイトで形成されてもよい。 [0027] The plurality of microtubes may be formed of annealed pyrolytic graphite.
[0028]PCBは、第1の側と、第1の側の反対側の第2の側とを含むことができる。発熱部品は第1の側に配置されてもよく、ヒートプレートは第2の側に配置されてもよい。 [0028] The PCB can include a first side and a second side opposite the first side. The heat generating component may be placed on the first side and the heat plate may be placed on the second side.
[0029]複数のマイクロチューブの少なくとも一部は、遠隔位置に配線されてもよい。 [0029] At least some of the plurality of microtubes may be wired to a remote location.
[0030]本開示の別の態様に従って、プリント回路基板(PCB)アセンブリを含む電子機器冷却システムが開示される。PCBアセンブリは、ベースと、ベースに接続された第1の発熱部品とを含む。第1の発熱部品は、第1の熱流束を有する。PCBアセンブリはまた、ベースに接続された第2の発熱部品を含む。第2の発熱部品は、第1の熱流束とは異なる第2の熱流束を有する。システムはまた、ヒートプレートを含む冷却システムを含む。システムはまた、第1の発熱部品からヒートプレートまで延びる第1の複数の熱伝導性マイクロチューブを含む。第1の複数の熱伝導性マイクロチューブは、第1の空間密度で第1の発熱部品に接続され、ヒートプレートの空間密度でヒートプレートに接続される。システムはまた、第2の発熱部品からヒートプレートまで延びる第2の複数の熱伝導性マイクロチューブを含む。第2の複数の熱伝導性マイクロチューブは、第2の空間密度で第2の発熱部品に接続され、ヒートプレート空間密度でヒートプレートに接続される。 [0030] According to another aspect of the disclosure, an electronics cooling system that includes a printed circuit board (PCB) assembly is disclosed. The PCB assembly includes a base and a first heat generating component connected to the base. The first heat generating component has a first heat flux. The PCB assembly also includes a second heat generating component connected to the base. The second heat generating component has a second heat flux different from the first heat flux. The system also includes a cooling system that includes a heat plate. The system also includes a first plurality of thermally conductive microtubes extending from the first heat generating component to the heat plate. The first plurality of thermally conductive microtubes are connected to the first heat generating component at a first spatial density and connected to the heat plate at a spatial density of the heat plate. The system also includes a second plurality of thermally conductive microtubes extending from the second heat generating component to the heat plate. A second plurality of thermally conductive microtubes is connected to the second heat generating component at a second spatial density and connected to the heat plate at a heat plate spatial density.
[0031]ヒートプレート空間密度は、第1の空間密度または第2の空間密度の少なくとも一方よりも小さくてもよい。 [0031] The heat plate spatial density may be less than at least one of the first spatial density or the second spatial density.
[0032]第1の発熱部品および第2の発熱部品は、異なる使用目的を有するコンピューティング要素であってもよい。 [0032] The first heat generating component and the second heat generating component may be computing elements with different intended uses.
[0033]PCBアセンブリは、第1のPCBアセンブリであってもよい。システムは、第1のPCBアセンブリとヒートプレートとの間に第2のPCBアセンブリをさらに含んでもよい。第1の複数の熱伝導性マイクロチューブの少なくとも一部は、第1のPCBアセンブリを通ってヒートプレートに配線されてもよい。 [0033] The PCB assembly may be a first PCB assembly. The system may further include a second PCB assembly between the first PCB assembly and the heat plate. At least a portion of the first plurality of thermally conductive microtubes may be routed through the first PCB assembly to the heat plate.
[0034]本概要は、詳細な説明において以下でさらに説明される概念の選択を簡略化した形で紹介するために提供される。本概要は、特許請求される主題の重要な特徴または本質的な特徴を特定することを意図するものではなく、特許請求される主題の範囲を決定する際の補助として使用することを意図するものでもない。 [0034] This Summary is provided to introduce a selection of concepts in a simplified form that are further described below in the Detailed Description. This Summary is not intended to identify key or essential features of the claimed subject matter, but is intended to be used as an aid in determining the scope of the claimed subject matter. not.
[0035]追加的な特徴および利点は、以下の説明で述べる。本開示の特徴および利点は、添付の特許請求の範囲において特に指摘されているシステムおよび方法によって実現および取得され得る。本開示の特徴は、以下の説明および添付の特許請求の範囲からより完全に明らかになるか、または以下に記載する開示された主題の実施によって知ることができる。 [0035] Additional features and advantages are described in the description below. The features and advantages of the present disclosure may be realized and obtained by the systems and methods particularly pointed out in the appended claims. Features of the disclosure will be more fully apparent from the following description and appended claims, or may be learned by practice of the disclosed subject matter as described below.
[0036]本開示の上述の特徴および他の特徴を得ることができる態様を説明するために、添付の図面に例示される特定の実施形態を参照することによって、より具体的な説明を行う。より良く理解するために、様々な添付図を通して、同様の要素は同様の参照番号によって指定されている。図面は、いくつかの例示的な実施形態を描いていることを理解し、実施形態は、添付図面の使用を通じて、さらに具体的かつ詳細に記述され、説明される。 [0036] To explain the manner in which the above-mentioned and other features of the present disclosure may be obtained, a more specific description will now be made by reference to specific embodiments illustrated in the accompanying drawings. For better understanding, like elements are designated by like reference numerals throughout the various accompanying figures. It is understood that the drawings depict several exemplary embodiments, which will be described and explained with further particularity and detail through the use of the accompanying drawings.
[0046]本出願は、コンピューティングデバイスの冷却システムに関するものである。プリント回路基板(PCB)アセンブリは、熱伝導性マイクロチューブを用いて冷却システムのヒートプレートに接続される。熱伝導性マイクロチューブは、PCBアセンブリの高熱部分に高い空間密度で接続される。その後、熱伝導性マイクロチューブは、空間密度の低いヒートプレートに接続される。このようにして、PCBアセンブリによって発生した熱は、ヒートプレートに均等に拡散し得る。熱をヒートプレートに均一に広げることで、PCBアセンブリと冷却システムとの間の熱抵抗を減少させることができる。その結果、コンピューティングデバイスの動作温度が低下し、処理効率が向上し、および/またはPCBアセンブリ上のコンピューティング要素の動作寿命が延び得る。 [0046] This application relates to cooling systems for computing devices. A printed circuit board (PCB) assembly is connected to the heat plate of the cooling system using thermally conductive microtubes. Thermally conductive microtubes are connected to high-temperature parts of the PCB assembly in a high spatial density. The thermally conductive microtubes are then connected to a heat plate with low spatial density. In this way, the heat generated by the PCB assembly can be evenly spread to the heat plate. Spreading the heat evenly across the heat plate can reduce thermal resistance between the PCB assembly and the cooling system. As a result, the operating temperature of the computing device may be reduced, processing efficiency may be increased, and/or the operating life of computing elements on the PCB assembly may be extended.
[0047]複数の熱伝導性マイクロチューブ(一般にマイクロチューブ)は、可撓性および/または誘導可能であってもよい。このようにして、PCBアセンブリの発熱部品によって発生した熱は、発熱部品のすぐ近くから離れるように導かれ得る。これにより、熱をより広い範囲に広げることができ、冷却システムの熱分散能力を高め、局所的なドライアウトの可能性を低減することができる。これにより、PCBアセンブリの全体的な動作温度が低下し、PCBアセンブリの動作効率が向上し、および/またはPCBアセンブリの要素が損傷する可能性が低下する。 [0047] The plurality of thermally conductive microtubes (generally microtubes) may be flexible and/or guideable. In this way, heat generated by the heat generating components of the PCB assembly can be directed away from the immediate vicinity of the heat generating components. This allows the heat to be spread over a wider area, increasing the heat dispersion ability of the cooling system and reducing the possibility of localized dryout. This reduces the overall operating temperature of the PCB assembly, increases the operating efficiency of the PCB assembly, and/or reduces the likelihood of damage to elements of the PCB assembly.
[0048]可撓性および/または誘導可能マイクロチューブは、PCBアセンブリから1つまたは複数の遠隔位置に熱を導くことができる。遠隔位置は、ヒートプレートおよび/またはPCBアセンブリ上の発熱部品に直接対向しないヒートプレート上の位置であってもよい。例えば、マイクロチューブは、PCBアセンブリの反対側に位置する1つまたは複数のヒートプレートに熱を導くことができる。いくつかの実施形態では、マイクロチューブは、コンピューティングシステムの製造において、より高い柔軟性および/または密度を可能にすることができる。例えば、マイクロチューブは、複数のPCBアセンブリを積層することを可能にし得る。マイクロチューブは、1つまたは複数の積層されたPCBアセンブリのベースを通って(例えば、z方向に)1つまたは複数のヒートプレートに配線されることがある。これにより、データセンタ内のコンピューティング要素の密度を高くすることができ、それによって床面積の要件を低減することができる。 [0048] The flexible and/or navigable microtubes can direct heat from the PCB assembly to one or more remote locations. A remote location may be a location on the heat plate that is not directly opposite a heat generating component on the heat plate and/or PCB assembly. For example, the microtubes can direct heat to one or more heat plates located on opposite sides of the PCB assembly. In some embodiments, microtubes can enable greater flexibility and/or density in the manufacturing of computing systems. For example, microtubes may allow multiple PCB assemblies to be stacked. The microtubes may be routed through the base of one or more stacked PCB assemblies (eg, in the z direction) to one or more heat plates. This allows for increased density of computing elements within the data center, thereby reducing floor space requirements.
[0049]本開示の実施形態に従って、PCBアセンブリは、ベースに接続されたコンピューティング要素の集合体であってもよい。ベースは、プリント回路基板であってもよい。コンピューティング要素は、プリント回路基板に直接接続(例えば、はんだ付け)されてもよい。いくつかの実施形態において、複数のコンピューティング要素は、ダイとして形成され、プリント回路基板に接続されてもよい。いくつかの実施形態では、PCBアセンブリは、特定用途向け集積回路(ASIC)であってもよい。いくつかの実施形態では、PCBアセンブリは、複数のASICを含み得る。 [0049] According to embodiments of the present disclosure, a PCB assembly may be a collection of computing elements connected to a base. The base may be a printed circuit board. The computing element may be directly connected (eg, soldered) to the printed circuit board. In some embodiments, multiple computing elements may be formed as a die and connected to a printed circuit board. In some embodiments, the PCB assembly may be an application specific integrated circuit (ASIC). In some embodiments, a PCB assembly may include multiple ASICs.
[0050]本開示の実施形態に従って、コンピューティングシステムは、1つまたは複数の発熱部品を含み得る。いくつかの実施形態では、発熱部品は、PCBアセンブリに接続されたもの(例えば、PCBアセンブリ上のコンピューティング要素)であってもよい。発熱部品は、熱を発生させるコンピューティングシステム内の任意の構成要素であってもよい。別の言い方をすれば、発熱部品は、熱を発生させる手段であってもよい。発熱部品の例は、プロセッサ、電力貯蔵要素(例えば、バッテリ、キャパシタ、スーパーキャパシタ)、中央処理ユニット(CPU)、グラフィック処理ユニット(GPU)、視覚処理ユニット(VPU)、通信リレー、コントローラ、スイッチ、リレー、ポート、メモリ(例えば、RAM、ROM)、任意の他のコンピューティング要素、およびそれらの組み合わせを含み得る。いくつかの実施形態では、PCBアセンブリは、複数の発熱部品を含み得る。例えば、PCBアセンブリは、別々に動作するように構成された複数のコア、またはプロセッサを含み得る。 [0050] In accordance with embodiments of the present disclosure, a computing system may include one or more heat generating components. In some embodiments, the heat generating component may be connected to the PCB assembly (eg, a computing element on the PCB assembly). A heat generating component may be any component within a computing system that generates heat. In other words, the heat generating component may be a means for generating heat. Examples of heat generating components include processors, power storage elements (e.g. batteries, capacitors, supercapacitors), central processing units (CPUs), graphics processing units (GPUs), visual processing units (VPUs), communication relays, controllers, switches, May include relays, ports, memory (eg, RAM, ROM), any other computing elements, and combinations thereof. In some embodiments, a PCB assembly may include multiple heat generating components. For example, a PCB assembly may include multiple cores, or processors, configured to operate separately.
[0051]本開示の実施形態に従って、PCBアセンブリの熱抵抗は、PCBアセンブリ上の発熱部品によって生成された熱量に基づいて、作動流体に対するPCBアセンブリ全体の温度の上昇である。熱抵抗に影響を与える要素には、PCBアセンブリから作動流体までの距離、PCBアセンブリと作動流体との間の熱伝導率などが含まれる。 [0051] In accordance with embodiments of the present disclosure, the thermal resistance of a PCB assembly is the increase in temperature of the entire PCB assembly relative to the working fluid based on the amount of heat generated by heat generating components on the PCB assembly. Factors that affect thermal resistance include the distance from the PCB assembly to the working fluid, the thermal conductivity between the PCB assembly and the working fluid, etc.
[0052]本開示の実施形態に従って、冷却システムは、PCBアセンブリを構成するものなどのコンピューティング要素を冷却するために使用される任意のシステムである。冷却システムは、PCBアセンブリ上で循環される空気を使用して熱を奪う空冷システムであってもよい。冷却システムは、PCBアセンブリがヒートプレートに対して配置され、ヒートプレートに対して冷却流体が循環するコールドプレート冷却システムであってもよい。冷却システムは、PCBアセンブリによって発生する熱を吸収する誘電作動流体中にPCBアセンブリが浸漬される液浸冷却システムであってもよい。いくつかの実施形態では、液浸冷却システムは、二相液浸冷却システムであってもよい。二相冷却システムでは、PCBアセンブリは、比較的低い沸点を有する作動流体中に浸漬される。PCBアセンブリの温度が上昇するにつれて、PCBアセンブリ上の発熱部品によって発生した熱は、作動流体を相変化(例えば、沸騰)させる可能性がある。作動流体の沸騰は、発生した熱を吸収し、それによってPCBアセンブリを冷却する可能性がある。単相液浸冷却システムでは、PCBアセンブリは相変化しない作動流体に浸漬される。流体は、熱を奪うためにPCBアセンブリにわたって循環させることができる。 [0052] In accordance with embodiments of the present disclosure, a cooling system is any system used to cool computing elements, such as those that make up a PCB assembly. The cooling system may be an air cooling system that uses air circulated over the PCB assembly to remove heat. The cooling system may be a cold plate cooling system in which the PCB assembly is positioned against the heat plate and a cooling fluid is circulated relative to the heat plate. The cooling system may be a liquid immersion cooling system in which the PCB assembly is immersed in a dielectric working fluid that absorbs heat generated by the PCB assembly. In some embodiments, the immersion cooling system may be a two-phase immersion cooling system. In a two-phase cooling system, the PCB assembly is immersed in a working fluid that has a relatively low boiling point. As the temperature of the PCB assembly increases, the heat generated by heat generating components on the PCB assembly can cause the working fluid to undergo a phase change (eg, boil). Boiling of the working fluid can absorb the heat generated, thereby cooling the PCB assembly. In single-phase immersion cooling systems, the PCB assembly is immersed in a working fluid that does not change phase. Fluid can be circulated across the PCB assembly to remove heat.
[0053]冷却システムは冷却能力を有する。冷却能力は、冷却システムが過負荷になる前に吸収できる熱流束の量(例えば、単位面積当たりの熱量、W/cm2)であり得る。冷却システムが過負荷になると(例えば、冷却システムに対する熱流束が冷却能力より大きくなると)、コンピューティング要素の温度は、性能の低下および/またはコンピューティング要素の損傷を引き起こす可能性があるレベルまで上昇し得る。二相液浸冷却システムの場合、冷却システムが過負荷になると、作動流体が交換されるよりも早く沸騰してしまうドライアウト状態になる可能性がある。いくつかの実施形態では、冷却能力は、300W/cm2、350W/cm2、400W/cm2、またはそれらの間の任意の値であってもよい。いくつかの実施形態では、冷却能力は、作動流体の熱容量に基づいてもよい。 [0053] The cooling system has cooling capability. Cooling capacity can be the amount of heat flux (e.g., heat per unit area, W/cm 2 ) that the cooling system can absorb before becoming overloaded. When the cooling system becomes overloaded (e.g., the heat flux to the cooling system becomes greater than the cooling capacity), the temperature of the computing element increases to a level that can cause performance degradation and/or damage to the computing element. It is possible. For two-phase immersion cooling systems, overloading the cooling system can result in a dryout condition where the working fluid boils off faster than it can be replaced. In some embodiments, the cooling capacity may be 300 W/cm 2 , 350 W/cm 2 , 400 W/cm 2 , or any value therebetween. In some embodiments, the cooling capacity may be based on the heat capacity of the working fluid.
[0054]冷却システムは、ヒートプレートを含む。ヒートプレートは、冷却システムに熱を伝える任意の構造体であってよい。ヒートプレートは冷却媒体と直接接触していてもよい。例えば、ヒートプレートは液浸冷却システムの作動流体と直接接触していてもよい。いくつかの例では、ヒートプレートはコールドプレート冷却システムのハウジングに接触しているか、ハウジングの一部である。一部の例では、ヒートプレートは、空冷式冷却システムの循環空気に曝されてもよい。いくつかの実施形態において、ヒートプレートは熱伝導性材料で形成されてもよい。例えば、ヒートプレートは、銅などの熱伝導性金属で形成されてもよい。いくつかの例では、ヒートプレートは、グラファイトプレート、グラフェン、ダイヤモンドなどの炭素系材料、または他の炭素系材料で形成されてもよい。いくつかの例では、ヒートプレートは、任意の熱伝導性材料または熱伝導性材料の組み合わせで形成されてもよい。 [0054] The cooling system includes a heat plate. A heat plate may be any structure that transfers heat to a cooling system. The heat plate may be in direct contact with the cooling medium. For example, the heat plate may be in direct contact with the working fluid of the immersion cooling system. In some examples, the heat plate is in contact with or is part of the housing of the cold plate cooling system. In some examples, the heat plate may be exposed to circulating air of an air-cooled cooling system. In some embodiments, the heat plate may be formed of a thermally conductive material. For example, the heat plate may be formed of a thermally conductive metal such as copper. In some examples, the heat plate may be formed of carbon-based materials such as graphite plates, graphene, diamond, or other carbon-based materials. In some examples, the heat plate may be formed of any thermally conductive material or combination of thermally conductive materials.
[0055]本開示の実施形態に従って、熱伝導性マイクロチューブ(以下、マイクロチューブ)は、PCBアセンブリから冷却システムに熱を伝える任意の構造であってよい。いくつかの実施形態では、マイクロチューブは、高熱伝導性材料で形成されてもよい。いくつかの実施形態では、マイクロチューブは、グラファイト、熱分解グラファイト、アニール熱分解グラファイト、グラフェン、カーボンナノチューブ、ダイヤモンド、金属、金属合金、任意の他の材料、およびそれらの組み合わせなどの任意の材料で形成されてもよい。いくつかの実施形態において、マイクロチューブは、単一ユニットとして形成および/または押出成形され得る。いくつかの実施形態では、マイクロチューブは、複数のより小さい要素を層状化または積層されてもよい。いくつかの実施形態では、マイクロチューブは、付加製造によって形成されてもよい。 [0055] In accordance with embodiments of the present disclosure, the thermally conductive microtubes (hereinafter microtubes) may be any structure that conducts heat from the PCB assembly to the cooling system. In some embodiments, the microtube may be formed of a highly thermally conductive material. In some embodiments, the microtubes are of any material, such as graphite, pyrolytic graphite, annealed pyrolytic graphite, graphene, carbon nanotubes, diamond, metals, metal alloys, any other materials, and combinations thereof. may be formed. In some embodiments, microtubes may be formed and/or extruded as a single unit. In some embodiments, the microtube may be layered or stacked with multiple smaller elements. In some embodiments, microtubes may be formed by additive manufacturing.
[0056]従来、PCBアセンブリと冷却システムとの間で熱を伝達するために使用されるヒートスプレッダまたは他の熱管理デバイスは、銅で形成されていた。いくつかの実施形態では、本開示のマイクロチューブは、銅よりも熱伝導性が高い任意の材料で形成されてもよい。いくつかの実施形態において、マイクロチューブは、385W/mK、400W/mK、425W/mK、450W/mK、475W/mK、500W/mK、525W/mK、550W/mK、575W/mK、600W/mK、650W/mK、700W/mK、750W/mK、800W/mK、またはその間の任意の値を含む上限値、下限値、または上限値および下限値を有する範囲の熱伝導率を有することができる。例えば、熱伝導率は、385W/mKより大きくてもよい。別の例では、熱伝導率は、800W/mKより小さくてもよい。さらに他の例では、熱伝導率は、385W/mKと800W/mKとの間の範囲内の任意の値であってもよい。いくつかの実施形態では、PCBアセンブリによって発生した熱を効果的に拡散するために、熱伝導率が385W/mKより大きいことが重要であり得る。 [0056] Traditionally, heat spreaders or other thermal management devices used to transfer heat between PCB assemblies and cooling systems have been made of copper. In some embodiments, the microtubes of the present disclosure may be formed of any material that is more thermally conductive than copper. In some embodiments, the microtube is 385W/mK, 400W/mK, 425W/mK, 450W/mK, 475W/mK, 500W/mK, 525W/mK, 550W/mK, 575W/mK, 600W/mK , 650 W/mK, 700 W/mK, 750 W/mK, 800 W/mK, or any value therebetween. For example, the thermal conductivity may be greater than 385 W/mK. In another example, the thermal conductivity may be less than 800 W/mK. In yet other examples, the thermal conductivity may be any value within the range between 385 W/mK and 800 W/mK. In some embodiments, it may be important for the thermal conductivity to be greater than 385 W/mK in order to effectively dissipate the heat generated by the PCB assembly.
[0057]本開示の実施形態に従って、マイクロチューブは任意の形状を有することができる。例えば、マイクロチューブは管状であってもよい(例えば、円形または卵形の側方断面形状を有する)。いくつかの例では、マイクロチューブは角柱状であってもよく、正方形、長方形、三角形、五角形、六角形、七角形、八角形、非角形、十角形、任意の数の辺を有する多角形、非多角形、半円形、任意の他の形状、およびそれらの組み合わせの側方断面形状を有する。 [0057] According to embodiments of the present disclosure, microtubes can have any shape. For example, the microtube may be tubular (eg, having a circular or oval lateral cross-sectional shape). In some examples, the microtube may be prismatic, square, rectangular, triangular, pentagonal, hexagonal, heptagonal, octagonal, non-gonal, decagonal, polygonal with any number of sides, It has a side cross-sectional shape that is non-polygonal, semi-circular, any other shape, and combinations thereof.
[0058]本開示の実施形態に従って、熱流束は、所与の面積(例えば、平方ミリメートルまたは平方センチメートル)上の熱エネルギー(例えば、ワット)の流れである。PCBアセンブリは、PCBアセンブリの全領域にわたって発生する熱の総量である平均熱流束を有し得る。PCBアセンブリの平均熱流束は、いくつかの局所熱流束の平均を含み得る。局所熱流束は、発熱部品が占有する領域にわたって発熱部品によって発生する熱の熱流束であってもよい。 [0058] According to embodiments of the present disclosure, heat flux is the flow of thermal energy (eg, watts) over a given area (eg, square millimeters or square centimeters). A PCB assembly may have an average heat flux that is the total amount of heat generated across all areas of the PCB assembly. The average heat flux of a PCB assembly may include an average of several local heat fluxes. The local heat flux may be the heat flux of heat generated by the heat generating component over the area occupied by the heat generating component.
[0059]図1は、本開示の少なくとも1つの実施形態による、二相液浸冷却のために設定された電子機器冷却システム100を表現する図である。電子機器冷却システム100は、作動流体104で少なくとも部分的に満たされた浸漬槽102を含む。PCB支持体106は、作動流体104に挿入されてもよい。PCB支持体106は、PCBアセンブリ108を収容することができる。示されたPCBアセンブリ108は、ダイ114上に設置されたベース110および1つまたは複数の発熱部品112を含む。
[0059] FIG. 1 is a diagram depicting an
[0060]発熱部品112は、複数のマイクロチューブ118を介してヒートプレート116に接続されてもよい。マイクロチューブ118は、発熱部品112によって発生した熱をヒートプレート116に伝達することができる。ヒートプレート116の温度が作動流体104の沸点以上に上昇すると、作動流体104が沸騰し始めることがある。
[0060]
[0061]いくつかの実施形態では、マイクロチューブ118は、発熱部品112からの熱をヒートプレート116上のより大きな表面積にわたって広げることができる。いくつかの実施形態では、マイクロチューブ118は、ヒートプレート116にわたって均一に熱を広げることができる。ヒートプレート116にわたって熱を均一に広げることは、ヒートプレート116上の高濃度の熱を低減するのに役立つ可能性がある。別の言い方をすれば、ヒートプレート116にわたって熱を均一に広げることで、ヒートプレート116上のホットスポットの温度を下げることができる。これにより、ヒートプレート116上のドライアウト状態を防ぐのに役立つ可能性がある。このようにして、電子機器冷却システム100の熱除去能力を増大させることができる。
[0061] In some embodiments,
[0062]いくつかの実施形態では、マイクロチューブ118は、ヒートプレート116のドライサイド122(例えば、PCBアセンブリ108に面するヒートプレート116のサイド)に接続されてもよい。いくつかの実施形態では、マイクロチューブ118はヒートプレート116に直接接続されてもよい。いくつかの実施形態では、マイクロチューブ118は、ヒートスプレッダなどの別の要素を介してヒートプレート116に接続されてもよい。
[0062] In some embodiments,
[0063]いくつかの実施形態では、ヒートプレート116のウェットサイド120は、作動流体104に直接接触してもよい(例えば、作動流体104に接触するヒートプレートのサイド)。いくつかの実施形態において、ウェットサイド120は、ボイラー強化コーティングで被覆されてもよい。ボイラー強化コーティングは、作動流体104の沸騰(例えば、相変化)を促進または容易にするのを助けるために、ヒートプレート116のウェットサイド120に塗布されてもよい。
[0063] In some embodiments, the
[0064]図1に見られるように、マイクロチューブ118は、発熱部品112から離れた(例えば、直接対向しない)ヒートプレート116上の遠隔位置に配線されてもよい。マイクロチューブ118を遠隔位置に配線することにより、発熱部品112からの熱を発熱部品112から遠ざけることができる。一部の実施形態では、マイクロチューブ118は、発熱部品112とヒートプレート116との間に1つまたは複数の屈曲部を含むことができる。マイクロチューブ118に屈曲部を含めることで、マイクロチューブ118をヒートプレート116に導くためのスペースを提供することができる。
[0064] As seen in FIG. 1, the
[0065]図2は、本開示の少なくとも1つの実施形態による、異なるヒートゾーン(集合的に224)を含むPCBアセンブリ208のトップダウン概略図である。示されたPCBアセンブリ208は、異なるコンピューティング要素(集合的に226)を含む多くの異なる領域またはゾーンを含み得る。例えば、PCBアセンブリは、マルチコアコンピューティングデバイスであってよく、複数のコアコンピューティング構成要素226-1、メモリコンピューティング構成要素226-2、接続コンピューティング構成要素226-3、システムエージェントコンピューティング構成要素226-4、および任意の他のコンピューティング構成要素226を含む。
[0065] FIG. 2 is a top-down schematic diagram of a
[0066]ヒートゾーン224は、コンピューティング構成要素226上の離散的な円として概略的に示されているが、ヒートゾーン224は、コンピューティング構成要素226の全体を覆ってもよいことを理解されたい。さらに、本明細書では、ヒートゾーン224は、ヒートゾーン224にわたる単一の熱流束を有するものとして論じられることがあるが、ヒートゾーンをわたる熱流束は、コンピューティング構成要素226内のプロセッサおよび他の要素のレイアウトおよび利用に応じて変化し得ることを理解されたい。同様に、2つのコンピューティング構成要素226間のヒートゾーン間の遷移(したがって、熱流束間の遷移)は、徐々に、または勾配にわたって起こり得ることを理解すべきである。同様に、本明細書で議論されるように、PCBアセンブリ208へのマイクロチューブの接続は、ヒートゾーン224間の空間密度が変化し得、変化は、熱流束勾配に一致するように、または他の理由のために、徐々に生じ得る。
[0066] Although heat zone 224 is shown schematically as discrete circles on computing component 226, it is understood that heat zone 224 may cover the entirety of computing component 226. sea bream. Additionally, although heat zone 224 is sometimes discussed herein as having a single heat flux across heat zone 224, the heat flux across the heat zone is It is to be understood that this may vary depending on the layout and usage of the elements. Similarly, it should be understood that transitions between heat zones (and thus between heat fluxes) between two computing components 226 may occur gradually or over a gradient. Similarly, as discussed herein, the connection of the microtubes to the
[0067]動作中、コンピューティング構成要素226の各々は、熱を発生し得る。PCBアセンブリ208の全領域にわたる発熱は、平均熱流束である。いくつかの実施形態では、平均熱流束は、50W/cm2、100W/cm2、150W/cm2、200W/cm2、250W/cm2、300W/cm2、350W/cm2、400W/cm2、またはその間の任意の値のいずれかを含む上限値、下限値、または上限値および下限値を有する範囲であってもよい。例えば、平均熱流束は50W/cm2より大きくてもよい。別の例では、平均熱流束は400W/cm2未満であってもよい。さらに他の例では、平均熱流束は400W/cm2の間の範囲内の任意の値であってもよい。いくつかの実施形態では、平均熱流束が冷却システムを圧倒しないように、平均熱流束が400W/cm2未満であることが重要であり得る。
[0067] During operation, each of the computing components 226 may generate heat. The heat generation over the entire area of
[0068]いくつかの実施形態では、冷却システム(例えば、図1の電子機器冷却システム100)は、PCBアセンブリ208の平均熱流束を処理することができる場合がある(例えば、冷却システムは、ドライアウト状態を生じることなく、PCBアセンブリ208の全領域にわたってPCBアセンブリ208によって生成された熱の総量を吸収することができる場合がある)。しかし、異なるコンピューティング構成要素226は、異なる量の熱を発生させる可能性があり、その結果、PCBアセンブリ208の平均熱流束とは異なる、異なるヒートゾーン224における1つまたは複数の局所熱流束が発生する。いくつかの実施形態では、1つまたは複数の局所熱流束は、平均熱流束より大きい場合がある。いくつかの実施形態では、PCBアセンブリ208の平均熱流束は、冷却システムによって吸収されるかもしれないが、PCBアセンブリ208上の局所熱流束は、局所熱流束の位置で冷却システムを圧倒するかもしれず(例えば、ドライアウト状態を作り出す)、一方、PCBアセンブリ208の他の領域の冷却システムは、十分に利用されないかもしれない(例えば、作動流体は沸騰しないかもしれず、またはあまり激しく沸騰しないかもしれない)。いくつかの実施形態では、1つまたは複数の局所熱流束は、平均熱流束より小さいかもしれない。
[0068] In some embodiments, the cooling system (e.g.,
[0069]図2に示される実施形態では、コアコンピューティング構成要素226-1は、第1の局所熱流束を有する第1のヒートゾーン224-1において熱を発生し得る。メモリコンピューティング構成要素226-2は、第2の局所熱流束を有する第2のヒートゾーン224-2において熱を発生し得る。いくつかの実施形態では、第1のヒートゾーン224-1における第1の局所熱流束は、第2のヒートゾーン224-2における第2の局所熱流束と異なり得る。 [0069] In the embodiment shown in FIG. 2, core computing component 226-1 may generate heat in a first heat zone 224-1 having a first local heat flux. Memory computing component 226-2 may generate heat in a second heat zone 224-2 having a second localized heat flux. In some embodiments, the first local heat flux in the first heat zone 224-1 may be different from the second local heat flux in the second heat zone 224-2.
[0070]第1のヒートゾーン224-1と第2のヒートゾーン224-2との間の局所熱流束の差は、ハードウェアベースであり得る。異なるコンピューティング構成要素226のハードウェアは、異なるレベルの熱を生成し得る。例えば、いくつかの実施形態では、コアコンピューティング構成要素226-1は、メモリコンピューティング構成要素226-2よりも多くの熱を生成し得る。いくつかの実施形態において、コアコンピューティング構成要素226-1によって生成される第1のヒートゾーン224-1は、PCBアセンブリの平均熱流束よりも大きい局所熱流束を有し得る。いくつかの実施形態において、第1のヒートゾーン224-1の局所熱流束は、冷却システムによって冷却され得るよりも大きい(例えば、局所熱流束は、冷却システムを圧倒し得る)。例えば、図1に示される二相冷却システムにおいて、第1のヒートゾーン224-1の第1の局所熱流束は、作動流体が交換されるよりも速く沸騰してなくなるようなドライアウト状態を生成し得る。 [0070] The difference in local heat flux between the first heat zone 224-1 and the second heat zone 224-2 may be hardware-based. Different computing component 226 hardware may generate different levels of heat. For example, in some embodiments, core computing component 226-1 may generate more heat than memory computing component 226-2. In some embodiments, the first heat zone 224-1 generated by the core computing component 226-1 may have a local heat flux that is greater than the average heat flux of the PCB assembly. In some embodiments, the local heat flux of the first heat zone 224-1 is greater than can be cooled by the cooling system (eg, the local heat flux can overwhelm the cooling system). For example, in the two-phase cooling system shown in FIG. 1, the first local heat flux in the first heat zone 224-1 creates a dryout condition such that the working fluid boils off faster than it can be replaced. It is possible.
[0071]いくつかの実施形態では、第1の複数のマイクロチューブ218-1は、熱をヒートプレート(例えば、図1のヒートプレート116)に逸らすために、第1のヒートゾーン224-1においてPCBアセンブリ208に接続されてもよい。いくつかの実施形態において、第1の複数のマイクロチューブ218-1は、第1のヒートゾーン224-1において第1の空間密度でPCBアセンブリ208に接続されてもよい。第1の複数のマイクロチューブ218は、その後、冷却システムを用いて熱を分散させるためにヒートプレートに配線されてもよい。いくつかの実施形態において、第1の複数のマイクロチューブ218-1は、第1のヒートゾーン224-1においてPCBアセンブリ208に接続されるのとは異なる空間密度でヒートプレートに接続されてもよい。例えば、第1の複数のマイクロチューブは、第1の密度よりも低い空間密度でヒートプレートに接続されてもよい。これにより、コアコンピューティング構成要素226-1によって生成された熱を、より大きな表面積にわたって広げることができる。このようにして、コアコンピューティング構成要素226-1によって引き起こされる局所熱流束は、第1のヒートゾーン224-1における局所熱流束よりも小さいヒートプレート熱流束に低減され得る。いくつかの実施形態において、ヒートプレート熱流束は、冷却システムの冷却能力内であってよい(例えば、ドライアウト状態を生じない)。
[0071] In some embodiments, the first plurality of microtubes 218-1 are in the first heat zone 224-1 to divert heat to a heat plate (e.g.,
[0072]いくつかの実施形態では、局所熱流束は、250W/cm2、300W/cm2、350W/cm2、400W/cm2、450W/cm2、500W/cm2、550W/cm2、600W/cm2、650W/cm2、700W/cm2、750W/cm2、800W/cm2、またはその間の任意の値を含む上限値、下限値、または上限値および下限値を有する範囲内にあり得る。例えば、局所熱流束は250W/cm2より大きくてもよい。別の例では、局所熱流束は800W/cm2未満である。さらに他の例では、局所熱流束は250W/cm2と800W/cm2との間の範囲内の任意の値であってもよい。 [0072] In some embodiments, the local heat flux is 250 W/cm 2 , 300 W/cm 2 , 350 W/cm 2 , 400 W/cm 2 , 450 W/ cm 2 , 500 W/cm 2 , 550 W/cm 2 , Within a range having an upper limit, a lower limit, or an upper and lower limit including 600 W/cm 2 , 650 W/cm 2 , 700 W/cm 2 , 750 W/cm 2 , 800 W/cm 2 , or any value therebetween. could be. For example, the local heat flux may be greater than 250 W/cm 2 . In another example, the local heat flux is less than 800 W/ cm2 . In yet other examples, the local heat flux may be any value within the range between 250 W/cm 2 and 800 W/cm 2 .
[0073]各マイクロチューブ(集合的に218)は、マイクロチューブ直径(円形断面形状を想定)を有する。いくつかの実施形態では、マイクロチューブの直径は、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、7μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、40μm、50μm、100μmのいずれか、またはその間の任意の値を含む上限値、下限値、または上限値および下限値を有する範囲内であり得る。例えば、マイクロチューブの直径は1μmより大きくてもよい。別の例では、マイクロチューブの直径は100μm未満であってもよい。さらに他の例では、マイクロチューブの直径は、1μmと100μmとの間の範囲内の任意の値であってよい。いくつかの実施形態では、マイクロチューブの直径は、PCBアセンブリ208とヒートプレートとの間に適合して配線されるために10μm未満であることが重要であり得る。
[0073] Each microtube (collectively 218) has a microtube diameter (assuming a circular cross-sectional shape). In some embodiments, the diameter of the microtube is any of 1 μm, 2 μm, 3 μm, 4 μm, 5 μm, 7 μm, 10 μm, 15 μm, 20 μm, 25 μm, 30 μm, 40 μm, 50 μm, 100 μm, or any value in between. may be within a range having an upper limit, a lower limit, or an upper limit and a lower limit including. For example, the diameter of the microtube may be greater than 1 μm. In another example, the diameter of the microtube may be less than 100 μm. In yet other examples, the diameter of the microtube may be any value within the range between 1 μm and 100 μm. In some embodiments, it may be important for the microtube diameter to be less than 10 μm in order to fitably route between the
[0074]いくつかの実施形態では、各マイクロチューブ(集合的に218)は、単一のマイクロチューブ218によって伝達される熱量であるマイクロチューブ熱流束を有し得る。いくつかの実施形態において、マイクロチューブ熱流束は、400W/cm2、450W/cm2、500W/cm2、550W/cm2、600W/cm2、650W/cm2、700W/cm2、750W/cm2、800W/cm2、850W/cm2、900W/cm2、950W/cm2、1,000W/cm2、またはその間の任意の値を含む上限値、下限値、または上限値および下限値を有する範囲内であり得る。例えば、マイクロチューブ熱流束は400W/cm2より大きくてもよい。別の例では、マイクロチューブ熱流束は1,000W/cm2未満であり得る。さらに他の例では、マイクロチューブ熱流束は、400W/cm2と1,000W/cm2との間の範囲内の任意の値であってもよい。いくつかの実施形態では、PCBアセンブリ208を動作温度以下に維持するために、マイクロチューブ熱流束は750W/cm2より大きいことが重要であり得る。
[0074] In some embodiments, each microtube (collectively 218) may have a microtube heat flux, which is the amount of heat transferred by a single microtube 218. In some embodiments, the microtube heat flux is 400 W/cm 2 , 450 W/cm 2 , 500 W/cm 2 , 550 W/cm 2 , 600 W/cm 2 , 650 W/cm 2 , 700 W/cm 2 , 750 W/cm 2 cm 2 , 800W/cm 2 , 850W/cm 2 , 900W/cm 2 , 950W/cm 2 , 1,000W/cm 2 , or any value between, an upper limit, a lower limit, or an upper and lower limit. may be within the range of For example, the microtube heat flux may be greater than 400 W/cm 2 . In another example, the microtube heat flux can be less than 1,000 W/ cm2 . In yet other examples, the microtube heat flux may be any value within the range between 400 W/cm 2 and 1,000 W/cm 2 . In some embodiments, it may be important for the microtube heat flux to be greater than 750 W/cm 2 to maintain the
[0075]熱流束およびマイクロチューブ直径に基づいて、各マイクロチューブ218は、マイクロチューブ直径に基づいて、マイクロチューブ218が有する熱エネルギー量(例えば、ワット)である熱伝達容量を有し得る。いくつかの実施形態では、熱伝達容量は、1ミリワット(mW)、5mW、10mW、25mW、50mW、75mW、100mW、175mW、250mW、500mW、1W、またはその間の任意の値のいずれかを含む上限値、下限値、または上限値および下限値を有する範囲内にあり得る。例えば、熱伝達容量は1mWより大きくてもよい。さらに他の例では、熱伝達容量は1W未満であってもよい。さらに他の例では、熱伝達容量は1mWと1Wの間の範囲内の任意の値であってもよい。一部の実施形態では、熱伝達容量は、PCBアセンブリからヒートプレートに熱を十分に導くために10mWより大きいことが重要であり得る。 [0075] Based on the heat flux and microtube diameter, each microtube 218 may have a heat transfer capacity that is the amount of thermal energy (eg, Watts) that the microtube 218 has based on the microtube diameter. In some embodiments, the heat transfer capacity is an upper limit that includes any of 1 milliwatt (mW), 5 mW, 10 mW, 25 mW, 50 mW, 75 mW, 100 mW, 175 mW, 250 mW, 500 mW, 1 W, or any value therebetween. It can be within a range having a value, a lower limit, or an upper value and a lower limit. For example, the heat transfer capacity may be greater than 1 mW. In yet other examples, the heat transfer capacity may be less than 1W. In yet other examples, the heat transfer capacity may be any value within the range between 1 mW and 1 W. In some embodiments, it may be important for the heat transfer capacity to be greater than 10 mW to sufficiently conduct heat from the PCB assembly to the heat plate.
[0076]いくつかの実施形態では、ヒートプレートは、PCBアセンブリ208と同じ表面積を有してもよい。マイクロチューブ218は、ヒートプレートの表面積全体にわたって均等な空間密度でヒートプレートに接続されてもよい。これは、PCBアセンブリ208によって発生した熱の全体をヒートプレートにわたって均等に広げるのに役立つ場合がある。いくつかの実施形態において、特定のコンピューティング構成要素におけるマイクロチューブ218の空間密度は、コンピューティング構成要素226の熱伝達容量および熱流束に基づいて決定され得る。例えば、コンピューティング構成要素226が2Wの熱を発生し、単一のマイクロチューブ218の熱伝達容量が100mWである場合、コンピューティング構成要素226からヒートプレートに熱を伝達するために、少なくとも20本のマイクロチューブ218がコンピューティング構成要素226に接続される必要がある。
[0076] In some embodiments, the heat plate may have the same surface area as the
[0077]本明細書で議論されるように、異なるヒートゾーン224は、異なる局所熱流束を有することがある。例えば、メモリコンピューティング構成要素226-2に関連する第2のヒートゾーン224-2は、コアコンピューティング構成要素226-1に関連する第1のヒートゾーン224-1における第1の熱流束よりも低い熱流束を有することがある。放散する熱がより少ないので、第2の複数のマイクロチューブ218-2は、第2の空間密度で、メモリコンピューティング構成要素226-2においてPCBアセンブリ208に接続され得る。第2の空間密度は、第1の複数のマイクロチューブ218-1の第1の空間密度とは異なっていてもよい。示された実施形態では、第2の複数のマイクロチューブ218-2の第2の空間密度は、第1の複数のマイクロチューブ218-1の第1の空間密度よりも小さい。
[0077] As discussed herein, different heat zones 224 may have different local heat fluxes. For example, the second heat zone 224-2 associated with the memory computing component 226-2 has a higher heat flux than the first heat zone 224-1 associated with the core computing component 226-1. May have low heat flux. Because less heat is dissipated, the second plurality of microtubes 218-2 may be connected to the
[0078]いくつかの実施形態では、メモリコンピューティング構成要素226-2に関連する第2のヒートゾーン224-2における第2の熱流束は、PCBアセンブリ208の平均熱流束よりも小さくてもよい。いくつかの実施形態では、第2の熱流束は、平均熱流束と同じであってもよい。いくつかの実施形態において、第2の熱流束は、平均熱流束よりも大きくてもよいが、第1のヒートゾーン224-1における第1の熱流束よりも小さくてもよい。いくつかの実施形態において、第2の熱流束は冷却システムを圧倒してもよく、第2の複数のマイクロチューブ218-2は、第2のヒートゾーン224-2において第2の空間密度よりも小さい空間密度でヒートプレートに接続されてもよい。
[0078] In some embodiments, the second heat flux in the second heat zone 224-2 associated with the memory computing component 226-2 may be less than the average heat flux of the
[0079]いくつかの実施形態では、第2の熱流束は、冷却システムの冷却能力と等しくてもよい。この場合、ヒートプレートにおける第2の複数のマイクロチューブ218-2の空間密度は、第2の空間密度と同じであってもよい(所望であれば、第2の空間密度よりも小さくてもよい)。いくつかの実施形態では、第2の熱流束は、冷却システムの冷却能力よりも小さくてもよい。この場合、ヒートプレートにおける第2の複数のマイクロチューブ218-2の空間密度は、第2の空間密度よりも大きくてもよい。ヒートプレートにおける第2の複数のマイクロチューブの空間密度を増加させることにより、コアコンピューティング構成要素226-1に接続された第1の複数のマイクロチューブ218-1のような、より高い熱流束を有するPCBアセンブリ208の部分に接続されたマイクロチューブのためのヒートプレート上のスペースを確保することができる。これは、コアコンピューティング構成要素226-1によって生成された過剰な熱が、より広い領域にわたって分散されることを可能にし得る。いくつかの実施形態において、これは、PCBアセンブリに関連するヒートプレートの全体にわたる熱流束の均一な分布を可能にし得る。
[0079] In some embodiments, the second heat flux may be equal to the cooling capacity of the cooling system. In this case, the spatial density of the second plurality of microtubes 218-2 in the heat plate may be the same as the second spatial density (and may be less than the second spatial density if desired). ). In some embodiments, the second heat flux may be less than the cooling capacity of the cooling system. In this case, the spatial density of the second plurality of microtubes 218-2 in the heat plate may be greater than the second spatial density. By increasing the spatial density of the second plurality of microtubes in the heat plate, such as the first plurality of microtubes 218-1 connected to the core computing component 226-1, a higher heat flux is achieved. Space can be reserved on the heat plate for the microtubes connected to the portions of the
[0080]いくつかの実施形態では、PCBアセンブリ208の各コンピューティング構成要素226または他のセクションは、ヒートゾーン224を含み得る。例えば、接続コンピューティング構成要素226-3は、第3のヒートゾーン224-3を含んでもよく、システムエージェントコンピューティング構成要素226-4は、第4のヒートゾーン224-4を含んでもよい。第3の複数のマイクロチューブ218-3は、第3の空間密度で接続コンピューティング構成要素226-3に接続されてよく、第4の複数のマイクロチューブ218-4は、第4の空間密度でシステムエージェントコンピューティング構成要素226-4に接続されてよい。いくつかの実施形態では、各ヒートゾーン224は、異なる熱流束を有してもよい。いくつかの実施形態において、第1の複数のマイクロチューブ218-1、第2の複数のマイクロチューブ218-2、第3の複数のマイクロチューブ218-3、および第4の複数のマイクロチューブ218-4のうちの1つまたは複数(全てを含む)は、同じであってよい。いくつかの実施形態では、第1の複数のマイクロチューブ218-1、第2の複数のマイクロチューブ218-2、第3の複数のマイクロチューブ218-3、および第4の複数のマイクロチューブ218-4のうちの1つまたは複数(全てを含む)は、異なっていてもよい。
[0080] In some embodiments, each computing component 226 or other section of
[0081]いくつかの実施形態では、同じタイプの異なるコンピューティング構成要素226は、その利用に応じて異なる熱流束を有することがある。例えば、異なるコアコンピューティング構成要素226-1は、その利用に応じて異なる熱流束を有してもよい。いくつかの実施形態において、第1の複数のマイクロチューブ218-1は、コアコンピューティング構成要素226-1によって生成される最大熱流束に基づく第1の空間密度で、コアコンピューティング構成要素226-1に接続されてもよい。いくつかの実施形態では、第1の複数のマイクロチューブ218-1は、各コアの使用目的に基づいて、コアコンピューティング構成要素226-1に接続されてもよい。例えば、PCBアセンブリ208上の異なるコアは、異なるタスクを割り当てられてもよい(例えば、異なる使用目的を有する)。第1のコアは、メモリ管理(例えば、データ記憶および検索)に割り当てられ、第2のコアは、クライアントインターフェース(例えば、GUI対話)に割り当てられる。各コアは、そのコアの発熱に影響を与える異なる利用率を有してもよく、利用率が高いほどコアの発熱が高くなる。いくつかの実施形態では、第1の複数のマイクロチューブ218-1は、所与のコアの予期される使用(したがって予期される熱流束)に基づいて、異なる空間密度で異なるコアに接続してもよい。したがって、オペレータは、PCBアセンブリ208の使用目的に基づいて放熱容量をカスタマイズすることができる。これは、PCBアセンブリ208の設計の柔軟性を増加させ得る。いくつかの実施形態では、PCBアセンブリ208に接続されたマイクロチューブの空間密度をカスタマイズすることは、PCBアセンブリ208の性能を最適化し、クライアントのコストを削減するのに役立ち得る。
[0081] In some embodiments, different computing components 226 of the same type may have different heat fluxes depending on their utilization. For example, different core computing components 226-1 may have different heat fluxes depending on their usage. In some embodiments, the first plurality of microtubes 218-1 are connected to the core computing component 226-1 at a first spatial density based on the maximum heat flux produced by the core computing component 226-1. 1. In some embodiments, the first plurality of microtubes 218-1 may be connected to core computing components 226-1 based on the intended use of each core. For example, different cores on
[0082]図3は、本開示の少なくとも1つの実施形態による、電子機器冷却システム300の側面図である。電子機器冷却システム300は、ベース310に接続された発熱部品312を有するPCBアセンブリ308を含む。複数のマイクロチューブ318は、第1の端部330においてPCBアセンブリ308に接続され得る。図示の実施形態では、マイクロチューブ318は発熱部品312に接続されている。しかしながら、マイクロチューブ318はベース310に接続されてもよいことが理解されるべきである。
[0082] FIG. 3 is a side view of an
[0083]いくつかの実施形態では、PCBアセンブリ308(ベース310および発熱部品312を含む)は、PCBアセンブリ308の要素を保護するために、熱伝導性エポキシで被覆されてもよい。いくつかの実施形態では、マイクロチューブ318は、PCBアセンブリ308をコーティングする熱伝導性エポキシに接続されてもよい。例えば、マイクロチューブ318は、接着剤で熱伝導性エポキシコーティングに接続されてもよい。いくつかの実施形態では、マイクロチューブ318は、熱伝導性エポキシコーティング内に埋め込まれてもよい。いくつかの実施形態では、マイクロチューブ318は、PCBアセンブリ308にエポキシを塗布する前に、接着剤でPCBアセンブリ308に接続されてもよい。いくつかの実施形態では、マイクロチューブ318は、PCBアセンブリ308および/またはPCBアセンブリ308上のエポキシの上に付加的に製造されてもよい。
[0083] In some embodiments, the PCB assembly 308 (including the
[0084]示された実施形態では、マイクロチューブ318は、第2の端部332でヒートプレート316に接続される。いくつかの実施形態では、マイクロチューブ318は、ヒートプレート316を被覆する熱伝導性エポキシに埋め込むことができる。いくつかの実施形態では、マイクロチューブ318は接着剤でヒートプレート316に接続されてもよい。
[0084] In the embodiment shown,
[0085]示された実施形態において、マイクロチューブ318は、第1の空間密度でPCBアセンブリに接続される。マイクロチューブ318は、第1の空間密度よりも小さい第2の空間密度でヒートプレート316に接続される。図示の実施形態では、マイクロチューブ318の少なくとも一部は、発熱部品312に対向するヒートプレート316の一部に接続される。さらに、マイクロチューブ318の少なくとも一部は、発熱部品312から離れた(例えば、対向していない)ヒートプレート316の一部に接続される。マイクロチューブ318の少なくとも一部を、発熱部品から離れたヒートプレート316上の位置に配線することは、発熱部品312からの熱をより広い領域に拡散させるのに役立ち、それによりヒートプレート316における発熱部品312からの熱流束を低減することができる。
[0085] In the embodiment shown,
[0086]図示の実施形態では、マイクロチューブ318は、発熱部品312とヒートプレート316との間で配線される際に、1つまたは複数の屈曲部を含み得る。1つまたは複数の屈曲部は、マイクロチューブ318の各々が発熱部品312および/またはヒートプレート316に接続されるためのスペースを確保するのに役立ち得る。いくつかの実施形態では、マイクロチューブ318は、発熱部品312とヒートプレート316との間をまっすぐに延びていてもよい。
[0086] In the illustrated embodiment,
[0087]図4は、本開示の少なくとも1つの実施形態による、電子機器冷却システム400の側面図である。電子機器冷却システム400は、ベース410に接続された発熱部品412を有するPCBアセンブリ408を含む。複数のマイクロチューブ418は、第1の端部430におけるPCBアセンブリ408と第2の端部432におけるヒートプレート416との間に延在することができる。
[0087] FIG. 4 is a side view of an
[0088]示された実施形態では、発熱部品412の熱流束は、冷却システムの冷却能力以下であってもよい。複数のマイクロチューブ418のPCBアセンブリ408への接続の空間密度は、複数のマイクロチューブ418のヒートプレート416への接続の空間密度と同じであってよい。したがって、第1の端部430は、PCBアセンブリ408とヒートプレート416との間の第2の端部432から直接横切っていてもよい。さらに、マイクロチューブ418は、PCBアセンブリ408とヒートプレート416との間でまっすぐに延びていてもよい。
[0088] In the illustrated embodiment, the heat flux of the
[0089]図5は、本開示の少なくとも1つの実施形態による、電子機器冷却システム500の側面図である。電子機器冷却システム500は、ベース510に接続された発熱部品512を有するPCBアセンブリ508を含む。複数のマイクロチューブ518は、PCBアセンブリ508とヒートプレート516との間に延びていてもよい。
[0089] FIG. 5 is a side view of an
[0090]示された実施形態では、複数のマイクロチューブ518は、異なる空間密度で発熱部品512に接続される。いくつかの実施形態では、発熱部品512は、第1の熱流束を有する第1のヒートゾーン524-1と、第2の熱流束を有する第2のヒートゾーン524-2と、を含み得る。第1の熱流束は第2の熱流束よりも大きくてもよい。複数のマイクロチューブは、第1のヒートゾーン524-1において第1の空間密度で、および第2のヒートゾーン524-2において第2の空間密度で、発熱部品512に接続されてもよい。第1のヒートゾーン524-1における第1の熱流束は第2のヒートゾーン524-2における第2の熱流束よりも大きいので、第1の空間密度は第2の空間密度よりも大きくなり得る。
[0090] In the embodiment shown, a plurality of
[0091]いくつかの実施形態では、複数のマイクロチューブ318の全てが、第3の空間密度でヒートプレート516に接続されてもよい。例えば、第1のヒートゾーン524-1からヒートプレート516まで延びる複数のマイクロチューブ318は、第3の空間密度でヒートプレート516に接続されてもよい。同様に、第2のヒートゾーン524-2からヒートプレート516まで延びる複数のマイクロチューブ318は、第3の空間密度(例えば、同じ空間密度)でヒートプレート516に接続されてもよい。このようにして、熱は、第1のヒートゾーン524-1と第2のヒートゾーン524-2との間の熱流束のいかなる変化にも関係なく、ヒートプレート516全体に均一にまたはほぼ均一に広がり得る。これは、冷却システムの冷却能力よりも大きい(例えば、冷却システムを圧倒する可能性のある)ヒートプレート516上の局所的な熱流束の高い領域(例えば、ホットスポット)を低減または排除するのに役立つ可能性がある。これにより、ドライアウト状態の可能性をさらに低減または排除し、電子機器冷却システム500の有効性を向上することができる。
[0091] In some embodiments, all of the plurality of
[0092]図6は、本開示の少なくとも1つの実施形態による、電子機器冷却システム600の側面図である。電子機器冷却システム600は、ベース610を含むPCBアセンブリ608を含む。PCBアセンブリ608は、第1の熱流束を有する第1の発熱部品612-1と、第2の熱流束を有する第2の発熱部品612-2と、第3の熱流束を有する第3の発熱部品612-3とを有する。第1の複数のマイクロチューブ618-1は、第1の発熱部品612-1とヒートプレート616との間に延びる。第2の複数のマイクロチューブ618-2は、第2の発熱部品612-2とヒートプレート616との間に延びる。第3の複数のマイクロチューブ618-3は、第3の発熱部品612-3とヒートプレート616との間に延びる。
[0092] FIG. 6 is a side view of an
[0093]それぞれの熱流束に基づいて、第1、第2、および第3の複数のマイクロチューブ618-1、618-2、618-3は、異なる空間密度でそれぞれの発熱部品612-1、612-2、612-3に接続されてもよい。図示の実施形態では、第1の熱流束は、第2の熱流束および第3の熱流束よりも大きい。第1の熱流束からのより大きな熱量を伝達するために、第1の複数のマイクロチューブ618-1は、第2の複数のマイクロチューブ618-2と第2の発熱部品612-2との間の接続の空間密度、および第3の複数のマイクロチューブ618-3と第3の発熱部品612-3との間の接続の空間密度よりも大きな空間密度で、第1の発熱部品612-1に接続されてもよい。 [0093] Based on their respective heat fluxes, the first, second, and third plurality of microtubes 618-1, 618-2, 618-3 have different spatial densities at respective heat generating components 612-1, 612-2, 612-3. In the illustrated embodiment, the first heat flux is greater than the second heat flux and the third heat flux. To transfer a greater amount of heat from the first heat flux, the first plurality of microtubes 618-1 is inserted between the second plurality of microtubes 618-2 and the second heat generating component 612-2. and the spatial density of connections between the third plurality of microtubes 618-3 and the third heat generating component 612-3. May be connected.
[0094]第1、第2および第3の発熱部品612-1、612-2、612-3によって発生した熱を熱板616全体に均一に広げるために、第1、第2、および第3の複数のマイクロチューブ618-1、618-2、618-3は、第1、第2、および第3の複数のマイクロチューブ618-1、618-2、618-3について同じであるヒートプレート空間密度でヒートプレートに接続されてもよい。これは、ヒートプレート616の冷却能力よりも大きいヒートプレート616の熱流束の局所的なインスタンスを低減および/または除去するのに役立ち得る。
[0094] In order to uniformly spread the heat generated by the first, second, and third heat generating components 612-1, 612-2, and 612-3 throughout the
[0095]図7は、本開示の少なくとも1つの実施形態による、電子機器冷却システム700の側面図である。電子機器冷却システム700は、ベース710に接続された発熱部品712を有するPCBアセンブリ708を含む。複数のマイクロチューブ718は、PCBアセンブリ708とヒートプレート716との間に延び得る。
[0095] FIG. 7 is a side view of an
[0096]PCBアセンブリ708とヒートプレート716は、それらの間に空間734を画定する。マイクロチューブ718は空間734を通って延びる。いくつかの実施形態では、空間734は空であってもよい。別の言い方をすれば、空間734は、空気もしくは真空、または別の熱伝導率の低い要素で満たされていてもよい。いくつかの実施形態では、空間734はスペーサ736で満たされてもよい。いくつかの実施形態では、スペーサ736は、ヒートプレート716および/またはPCBアセンブリ708を、衝撃、揺れ、または他の動きによる損傷からサポートするのに役立ち得る。
[0096]
[0097]いくつかの実施形態では、マイクロチューブ718は、スペーサ736に埋め込まれ、および/またはスペーサ736を通って延び得る。スペーサ736およびマイクロチューブ718アセンブリは、予め製作され、後にPCBアセンブリ708とヒートプレート716との間の空間734に挿入されてもよい。マイクロチューブ718を予め決められた位置に配置することによって、スペーサ736およびマイクロチューブ718アセンブリは、電子機器冷却システム700の各セクションに相関するマイクロチューブ718の空間密度を含み得る。例えば、発熱部品712と接触するマイクロチューブ718は、発熱部品712では高い空間密度で間隔を空け、ヒートプレート716では低い空間密度で間隔を空けることができる。スペーサ736をマイクロチューブ718と予め組み立てることにより、製造の容易性を向上することができる。
[0097] In some embodiments,
[0098]いくつかの実施形態では、スペーサ736は、熱伝導性材料で形成されてもよい。例えば、スペーサ736は、銅および/またはインジウムなどの金属で形成されてもよい。いくつかの実施形態において、スペーサ736は、炭素ベースの材料で形成されてもよい。いくつかの実施形態において、スペーサ736は、マイクロチューブ718が高い局所熱流束を生じさせることなく発熱部品712からヒートプレート716上の特定の位置に優先的に熱を伝導し得るように、マイクロチューブ718よりも低い熱伝導率を有し得る。いくつかの実施形態では、スペーサ736は、低熱伝導性材料で形成され得る。
[0098] In some embodiments,
[0099]図8は、本開示の少なくとも1つの実施形態による、電子機器冷却システム800の側面図である。電子機器冷却システム800は、ベース810に接続された発熱部品(集合的に812)を有するPCBアセンブリ808を含む。複数のマイクロチューブ(集合的に818)は、PCBアセンブリ808と1つまたは複数のヒートプレート(集合的に816)との間に延び得る。
[0099] FIG. 8 is a side view of an
[00100]示された実施形態において、複数のマイクロチューブ818は、PCBアセンブリ808の第1の側の第1のヒートプレート816-1およびPCBアセンブリ808の第2の側の第2のヒートプレート816-2に熱を伝導することができる。いくつかの実施形態では、第2のヒートプレート816-2は、第1のヒートプレート816-1とは反対のPCBアセンブリ808の側に配置されてもよい。発熱部品812からの熱をPCBアセンブリ808の異なる側に伝導することは、冷却システムによって冷却され得るPCBアセンブリ808の平均熱流束を増加させ得る。
[00100] In the embodiment shown, the plurality of microtubes 818 are connected to a first heat plate 816-1 on a first side of
[00101]示された実施形態において、第1の複数のマイクロチューブ818-1は、第1の発熱部品812-1から第1のヒートプレート816-1まで延び得る。第1の複数のマイクロチューブ818-1の全ては、第1の発熱部品812-1から第1のヒートプレート816-1までの間に延び得る。 [00101] In the embodiment shown, the first plurality of microtubes 818-1 may extend from the first heat generating component 812-1 to the first heat plate 816-1. All of the first plurality of microtubes 818-1 may extend between the first heat generating component 812-1 and the first heat plate 816-1.
[00102]第2の複数のマイクロチューブ(集合的に818-2)は、第2の発熱部品812-2に接続され得る。第2の複数のマイクロチューブ818-2の第1の部分818-2-1は、第2の発熱部品812-2と第1のヒートプレート816-1との間に延び得る。第2の複数のマイクロチューブ818-2の第2の部分818-2-2は、ベース810を通って配線され、第2のヒートプレート816-2まで延びていてもよい。本明細書で議論されるように、マイクロチューブ818は1つまたは複数の屈曲部を含んでいてもよい。したがって、マイクロチューブ818は、PCBアセンブリ808に対して任意の位置に配線されてもよい。
[00102] A second plurality of microtubes (collectively 818-2) may be connected to a second heat generating component 812-2. A first portion 818-2-1 of the second plurality of microtubes 818-2 may extend between the second heat generating component 812-2 and the first heat plate 816-1. A second portion 818-2-2 of the second plurality of microtubes 818-2 may be routed through the
[00103]いくつかの実施形態では、ベース810は、ベース810を通って完全に延びるボア838を含み得る。第2のヒートプレート816-2に到達するために、第2のヒートプレート816-2に対する第2の複数のマイクロチューブ818-2の第2の部分818-2-2は、ボア838を通って配線されてもよい。第2の部分818-2-2を第2のヒートプレート816-2まで配線することによって、冷却システムによって冷却され得るPCBアセンブリ808の平均熱流束を増加することができる。
[00103] In some embodiments,
[00104]示された実施形態では、第3の複数のマイクロチューブ(集合的に818-2)は、第3の発熱部品812-3に接続されてもよい。第3の複数のマイクロチューブ818-3の第1の部分818-3-1は、第3の発熱部品818-3と第1のヒートプレート816-1との間に延び得る。第3の複数のマイクロチューブ818-3の第2の部分818-3-2は、第3の発熱部品818-3から第2のヒートプレート816-2まで配線されてもよい。図8に示す実施形態は、第2の複数のマイクロチューブ818-2および第3の複数のマイクロチューブ818-3が、第2のヒートプレート816-2に配線される部分を含むことを示しているが、任意の発熱部品812が、ヒートプレート816のいずれか一方または両方に配線されるマイクロチューブ818を含んでもよいことを理解されたい。 [00104] In the embodiment shown, a third plurality of microtubes (collectively 818-2) may be connected to a third heat generating component 812-3. The first portion 818-3-1 of the third plurality of microtubes 818-3 may extend between the third heat generating component 818-3 and the first heat plate 816-1. The second portion 818-3-2 of the third plurality of microtubes 818-3 may be routed from the third heat generating component 818-3 to the second heat plate 816-2. The embodiment shown in FIG. 8 shows that the second plurality of microtubes 818-2 and the third plurality of microtubes 818-3 include portions that are routed to the second heat plate 816-2. However, it should be understood that optional heat generating components 812 may include microtubes 818 routed to either or both heat plates 816.
[00105]第2のヒートプレート816-2に延びる第2の複数のマイクロチューブ818-2の第2の部分818-2-2および/または第2の部分818-3-2の数は、マイクロチューブ818の総数(例えば、第1、第2および第3の複数のマイクロチューブ818-1、818-2、818-3の合計総数)、第1のヒートプレート816-1に伝達される平均熱流束、および冷却システムの冷却能力に基づいてもよい。したがって、第1のヒートプレート816-1に均等に広げられたPCBアセンブリ808の平均熱流束が冷却システムの冷却能力を超える場合、PCBアセンブリ808によって生成された熱の少なくとも一部は、第2のヒートプレート816-2に送られ得る。
[00105] The number of second portions 818-2-2 and/or second portions 818-3-2 of the second plurality of microtubes 818-2 extending to the second heat plate 816-2 is the total number of tubes 818 (e.g., the total total number of first, second, and third plurality of microtubes 818-1, 818-2, 818-3); the average heat flow transferred to first heat plate 816-1; and the cooling capacity of the cooling system. Therefore, if the average heat flux of the
[00106]図8に示す実施形態では、第2のヒートプレート816-2はベース810からオフセットされている。いくつかの実施形態では、第2のヒートプレート816-2はベース810に接触および/または付着してもよい。
[00106] In the embodiment shown in FIG. 8, second heat plate 816-2 is offset from
[00107]図8に示す実施形態は、PCBアセンブリ808の反対側に位置する第1のヒートプレート816-1および第2のヒートプレート816-2を示すが、第2のヒートプレート816-2および/または他のヒートプレートは、PCBアセンブリ808に対してどこに配置されてもよいことが理解されるべきである。例えば、ヒートプレートは、第1のヒートプレート816-1のページ内および/またはページ外に延びる側に隣接する側などのように、第1のヒートプレート816-1に隣接して配置されてもよい。いくつかの例では、ヒートプレートは、図8に示す第1のヒートプレート816-1の右側または左側に第1のヒートプレート816-1に隣接して配置されてもよい。いくつかの実施形態では、PCBアセンブリ808の全ての6つの側面は、ヒートプレートによって囲まれてもよく、熱は、1つまたは複数のマイクロチューブ818を使用して、これらのヒートプレートの各々に向けられてもよい。
[00107] The embodiment shown in FIG. 8 shows a first heat plate 816-1 and a second heat plate 816-2 located on opposite sides of the
[00108]図9は、本開示の少なくとも1つの実施形態による、冷却システム900の側面図である。冷却システム900は、三次元方向に層状化された第1のPCBアセンブリ908-1および第2のPCBアセンブリ908-2を含む(例えば、第2のPCBアセンブリ908-2は、第1のPCBアセンブリ908-1とヒートプレート916との間に配置されてもよい)。第1のPCBアセンブリ908-1は、第1のセットの発熱部品912-1を含む。第1の複数のマイクロチューブ918-1は、第1のセットの発熱部品912-1とヒートプレート916との間に延びる。
[00108] FIG. 9 is a side view of a
[00109]第1のPCBアセンブリ908-1は、1つまたは複数のボア938を含むベース910を含む。第2のPCBアセンブリ908-2は、第2のセットの発熱部品912-2を含む。第2の複数のマイクロチューブ918-2は、第2のセットの発熱部品912-2に接続される。第2の複数のマイクロチューブ918-2は、1つまたは複数のボア938を通ってヒートプレート916まで延び得る。したがって、第2のセットの発熱部品912-2によって発生した熱は、第1のPCBアセンブリ908-1を通って配線され得る。
[00109] First PCB assembly 908-1 includes a base 910 that includes one or more bores 938. The second PCB assembly 908-2 includes a second set of heat generating components 912-2. A second plurality of microtubes 918-2 is connected to a second set of heat generating components 912-2. A second plurality of microtubes 918-2 may extend through one or
[00110]従来、積層されたPCBアセンブリは、PCBアセンブリ上のプロセッサが過熱するため、実装が困難であった。第2の複数のマイクロチューブ918-2を第1のPCBアセンブリ908-1を通して配線することによって、第2のPCBアセンブリ908-2によって発生した熱は、ヒートプレート916によって放散され得る。この方法では、2つ以上のPCBアセンブリ908が垂直に積層され、熱は垂直に積層されたPCBアセンブリのz軸を通して送られ得る。これにより、1つのラックまたはデータセンタに設置できるPCBアセンブリの数を増やすことができる。
[00110] Traditionally, stacked PCB assemblies have been difficult to implement because the processor on the PCB assembly overheats. By routing the second plurality of microtubes 918-2 through the first PCB assembly 908-1, heat generated by the second PCB assembly 908-2 can be dissipated by the
[00111]「含む(comprising)」、「含む(including)」、および「有する(having)」という用語は、包括的であることを意図しており、列挙された要素以外の追加要素が存在する可能性があることを意味する。さらに、本開示の「一実施形態」または「一実施形態」への言及は、言及された特徴も組み込む追加の実施形態の存在を排除すると解釈されることを意図していないことを理解されたい。例えば、本明細書の一実施形態に関連して記載される任意の要素または特徴は、互換性がある場合、本明細書に記載される任意の他の実施形態の任意の要素または特徴と組み合わせることができる。 [00111] The terms "comprising," "including," and "having" are intended to be inclusive, and there may be additional elements other than those listed. It means there is a possibility. Furthermore, it is to be understood that references to "one embodiment" or "one embodiment" of this disclosure are not intended to be interpreted as excluding the existence of additional embodiments that also incorporate the recited features. . For example, any element or feature described in connection with one embodiment herein may be combined with any element or feature of any other embodiment described herein, where compatible. be able to.
[00112]本明細書に記載される数値、パーセンテージ、比率、または他の値は、本開示の実施形態によって包含される当業者によって理解されるように、その値、および記載される値の「約」または「ほぼ」の他の値も含むことが意図される。したがって、記載された値は、所望の機能を実行しまたは所望の結果を達成するために、少なくとも記載された値に十分に近い値を包含するように十分に広く解釈されるべきである。記載された値には、少なくとも、適切な製造工程または生産工程で予想される変動が含まれ、記載された値の5%以内、1%以内、0.1%以内、または0.01%以内の値が含まれ得る。 [00112] The numerical values, percentages, ratios, or other values described herein are those values, as understood by those of ordinary skill in the art encompassed by the embodiments of this disclosure, and the Other values of "about" or "approximately" are also intended to be included. Accordingly, stated values should be interpreted broadly enough to encompass at least values sufficiently close to the stated value to perform the desired function or achieve the desired result. The stated value includes, at a minimum, the expected variation in appropriate manufacturing or production processes, within 5%, 1%, 0.1%, or 0.01% of the stated value. may contain values.
[00113]当業者であれば、本開示の観点から、等価な構成は本開示の精神および範囲から逸脱せず、本明細書に開示される実施形態に対して、本開示の精神および範囲から逸脱することなく、様々な変更、置換、および改変を行うことができることを理解すべきである。機能的な「ミーンズプラスファンクション」を含む等価な構成は、同じ方法で動作する構造的等価物、および同じ機能を提供する等価な構造の両方を含め、本明細書に記載された構造を、言及された機能を実行するものとしてカバーすることを意図している。ミーンズプラスファンクションまたは他の機能的クレームを、関連する機能とともに「ミーンズフォー」の語句が現れるクレーム以外のクレームに適用しないことは、本出願人の明確な意図である。特許請求の範囲の意味および範囲に含まれる実施形態に対する各追加、削除、および修正は、特許請求の範囲に包含される。 [00113] Those skilled in the art will appreciate that, in view of this disclosure, equivalent constructions do not depart from the spirit and scope of this disclosure, and that equivalent constructions for the embodiments disclosed herein do not depart from the spirit and scope of this disclosure. It should be understood that various changes, substitutions, and modifications may be made without departing from this. Functional "means-plus-function" equivalent construction refers to the structures described herein, including both structural equivalents that operate in the same manner, and equivalent structures that provide the same functionality. It is intended to be covered as performing the specified functions. It is Applicant's express intention not to apply means-plus-function or other functional claims to claims other than those in which the phrase "means-for" appears with the associated function. Each addition, deletion, and modification to the embodiments that comes within the meaning and scope of the claims is to be embraced therein.
[00114]本明細書で使用される「ほぼ」、「約」、および「実質的に」という用語は、所望の機能を果たすか、または所望の結果を達成する、記載された量に近い量を表す。例えば、用語「ほぼ」、「約」、および「実質的に」は、記載された量の5%未満、1%未満、0.1%未満、および0.01%未満の範囲内にある量を指す場合がある。さらに、前述の説明におけるあらゆる方向または参照フレームは、単に相対的な方向または動きであることを理解すべきである。例えば、「上へ(up)」および「下へ(down)」、または「上(above)」および「下(below)」への言及は、関連する要素の相対的な位置または動きの単なる説明である。 [00114] As used herein, the terms "approximately," "about," and "substantially" refer to an amount that approximates the recited amount that performs a desired function or achieves a desired result. represents. For example, the terms "approximately," "about," and "substantially" refer to an amount that is within the range of less than 5%, less than 1%, less than 0.1%, and less than 0.01% of the stated amount. It may refer to Furthermore, it should be understood that any directions or frames of reference in the foregoing description are merely relative directions or movements. For example, references to "up" and "down" or "above" and "below" are merely descriptive of the relative position or movement of the elements involved. It is.
[00115]記載された実施形態は、例示的なものであって制限的なものではないと考えられ、本開示は、本明細書において具体的に記載されたもの以外の他の形態で具体化され得る。したがって、本開示の範囲は、前述の説明によってではなく、添付の特許請求の範囲によって示される。特許請求の範囲の意味および同等性の範囲内に入る変更は、その範囲内に包含される。 [00115] The described embodiments are to be considered illustrative and not restrictive, and the present disclosure may be embodied in other forms than specifically described herein. can be done. The scope of the disclosure is, therefore, indicated by the appended claims rather than by the foregoing description. Changes that come within the meaning and range of equivalence of the claims are to be embraced within their scope.
Claims (15)
ヒートプレートを含む冷却システムと、
各々が第1の端部および第2の端部を有する複数のマイクロチューブであって、前記第1の端部は第1の空間密度で前記PCBアセンブリに接続され、前記第2の端部は第2の空間密度で前記ヒートプレートに接続される、複数のマイクロチューブと
を含む電子機器冷却システム。 a printed circuit board (PCB) assembly including at least one heat generating component;
a cooling system including a heat plate;
a plurality of microtubes each having a first end and a second end, the first end being connected to the PCB assembly at a first spatial density, and the second end being connected to the PCB assembly at a first spatial density; a plurality of microtubes connected to the heat plate at a second spatial density.
ヒートプレートを含む冷却システムと、
それぞれが第1の端部および第2の端部を有する複数のマイクロチューブであって、前記第1の端部は前記PCBに接続され、前記第2の端部は前記ヒートプレートに接続される、複数のマイクロチューブと
を含む電子機器冷却システム。 a printed circuit board (PCB) including means for generating heat;
a cooling system including a heat plate;
a plurality of microtubes each having a first end and a second end, the first end being connected to the PCB and the second end being connected to the heat plate. , an electronics cooling system containing multiple microtubes.
プリント回路基板(PCB)アセンブリであって、
ベースと、
前記ベースに接続された第1の発熱部品であって、第1の熱流束を有する第1の発熱部品と、
前記ベースに接続された第2の発熱部品であって、前記第1の熱流束とは異なる第2の熱流束を有する第2の発熱部品と
を含むPCBアセンブリと、
ヒートプレートを含む冷却システムと、
前記第1の発熱部品から前記ヒートプレートまで延びる第1の複数の熱伝導性マイクロチューブであって、第1の空間密度で前記第1の発熱部品に接続され、ヒートプレート空間密度で前記ヒートプレートに接続される、第1の複数の熱伝導性マイクロチューブと、
前記第2の発熱部品から前記ヒートプレートまで延びる第2の複数の熱伝導性マイクロチューブであって、第2の空間密度で前記第2の発熱部品に接続され、前記ヒートプレート空間密度で前記ヒートプレートに接続される、第2の複数の熱伝導性マイクロチューブと
を含む電子機器冷却システム。 An electronic equipment cooling system,
A printed circuit board (PCB) assembly comprising:
base and
a first heat generating component connected to the base and having a first heat flux;
a second heat generating component connected to the base, the second heat generating component having a second heat flux different from the first heat flux;
a cooling system including a heat plate;
a first plurality of thermally conductive microtubes extending from the first heat generating component to the heat plate, the first plurality of thermally conductive microtubes being connected to the first heat generating component at a first spatial density and connected to the heat plate at a heat plate spatial density; a first plurality of thermally conductive microtubes connected to;
a second plurality of thermally conductive microtubes extending from the second heat-generating component to the heat plate, the second plurality of thermally conductive microtubes being connected to the second heat-generating component at a second spatial density; a second plurality of thermally conductive microtubes connected to the plate.
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